U UN NI IV VE ERRS SI ID DA AD DD DE EL LB BÍ ÍO O- - B BÍ ÍOF FA AC CU UL LT TA AD DD DE EI IN NG GE EN NI IE ERRÍ ÍA A D DE EP PA ARRT TA AM MEN NTO ODE EI IN NG GE EN NI I E ERRÍ ÍA AE EL LÉ ÉC CT TRRI IC CA AY YE EL LE ECT TRRÓ ÓN NI ICA APRROY YE EC CT TOS S ELÉ ÉCTRRI ICO OS P PRRO OY YE ECT TOEL LÉ ÉCT TRRI I C CO ODE EBA AJ J A ATE EN NS I I Ó ÓN N PRRO OF FE ES SO ORR: OSV VA AL LD DORREI IN NO OS SO OA AL LU UM MN NO OS S: S SE ERRGI IOA ARRRRI IA AG GA AD DA AA A. F FE ELI IP PE ET TO ORRRRE ES SO O. . S SE EB BA AS ST TI IA AN NT TRRI IG GOA A. G GRRU UP PO: 0 01FEC CH HA AD DE EE EN NT TRRE EG GA A: 24 4D DE EJ JU UL LI IO O2 2 0 00 0 9 9
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UUNNIIVVEER R SSIIDDAADD DDEELL BBÍÍOO--BBÍÍOO FFAACCUULLTTAADD DDEE IINNGGEENNIIEER R ÍÍAA DDEEPPAAR R TTAAMMEENNTTOO DDEE IINNGGEENNIIEER R ÍÍAA EELLÉÉCCTTR R IICCAA YY EELLEECCTTR R ÓÓNNIICCAA
PPR R OOYYEECCTTOOSS EELLÉÉCCTTR R IICCOOSS
PPR R OOYYEECCTTOO EELLÉÉCCTTR R IICCOO DDEE BBAAJJAA TTEENNSSIIÓÓNN
PPR R OOFFEESSOOR R :: OOSSVVAALLDDOO R R EEIINNOOSSOO
AALLUUMMNNOOSS :: SSEER R GGIIOO AAR R R R IIAAGGAADDAA AA.. FFEELLIIPPEE TTOOR R R R EESS OO.. SSEEBBAASSTTIIAANN TTR R IIGGOO AA..
GGR R UUPPOO :: 0011 FFEECCHHAA DDEE EENNTTR R EEGGAA :: 2244 DDEE JJUULLIIOO 22000099
Y ENCHUFES NAVE 2 48• DIMENSIONAMIENTO CIRCUITO ILUMINACION
Y ENCHUFES 52• ESTUDIOS DE CARGAS OFICINAS ADMINISTRATIVAS 57• DIMENSIONAMIENTO ALIMENTADORES PRINCIPALES • DIMENSIONAMIENTO TRANSFORMADOR 77• DIMENSIONAMIENTO IMPEDANCIA TRANSFORMADOR 78• DUCTOS 79• REGULACION DE TENSION 82• AJUSTES DE PROTECCIONES 92• DETERMINACION FUSIBLE LADO ALTA TENSION 117• DIMENSIONAMIENTO MALLA A TIERRA 118• ANEXOS 124
Dado el proyecto desarrollado en torno al dimensionamiento de los distintoselementos de protecciones eléctricas, malla eléctrica e interruptores para el trabajo precedente de alta tensión, se establecen ahora los parámetros y análisis respectivos que sellevaron a cabo para desarrollar la consecuencia a esto, como es el proyecto de baja tensión.
De tal forma, el proyecto eléctrico que se presenta, fundamentalmente tiene como objetivodar un soporte y establecer un sistema eléctrico lo suficientemente seguro tanto en elaspecto del resguardo humano como también en el de las máquinas y equipos que laempresa contempla utilizar.
La Planta PAPELES SAN PEDRO S.A, ubicada en la comuna de San Pedro de la Paz,tiene como propósito la producción de papeles para distintos tipos de usos, esto es,cuadernos, papel higiénico, papeles desechables, toallas higiénicas, etc. Para ello, cuentacon una suficiente cantidad de maquinaria e implementación tecnológica que le permitesatisfacer la creciente demanda experimentada este último año.
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO.
A continuación, se dan a conocer los aspectos más relevantes que constituyen este proyectotanto en su característica constructiva como también eléctrica.
La superficie total de la empresa es de aproximadamente 6400 m2 los que se encuentranseccionados en 4 edificios que contemplan distintos usos cada uno de ellos.Entre ellos se encuentran:
• Una sala eléctrica 150 m2 • Oficinas Administrativas 600 m2
Secretaria –Recepción Oficina Gerente Baños (uno varones; otro damas) Sala reuniones Archivo
• Nave 1 (Proceso Planta) 3200 m2 • Nave 2 (Pañol y talleres de mantenimiento) 350 m2 • Nave 3 (Bodega de productos terminados) 2100 m2
De tal forma, tomando en consideración el proyecto de alta tensión anteriormenterealizado, se asumirá que la barra 12, del proyecto A.T, ya desarrollado, corresponde a punto Red M.T 15 KV, de propiedad de Empresas Distribuidora de Energía Pública (C.G.EDistribuidora S.A ).Desde dicho punto se alimentará la planta que se señala cuya ubicación está a 60 mts.Las instalaciones eléctricas correspondientes a las oficinas contarán de instalaciones dealumbrado, calefacción y computación.
Para las instalaciones eléctricas de bodega se proyectará circuitos de alumbrado interior. Elmayor consumo de energía eléctrica de la planta corresponderá a las naves en donde sedesarrollan los procesos y mantenimiento, en las que existirán circuitos de alumbrado yfuerza.
RESEÑA DE LA PLANTA.
Como se señaló en la introducción, una planta papelera cumple una función de granimportancia en el ámbito industrial y productivo. Desde luego, los usos que se le dá a estematerial son variados, entre los que destacan:
Papeles para corrugar Papeles de Impresión y escritura Cartulinas Papel para periódico Papeles Tissue Papeles para envolver
1. Cajón de entrada 2. Tela 3. Prensas Secadoras4. Cilindros Secadores 5.Monolúcido 6.Prensa Encoladora .7.Lisa 8.Bobinadora
ESPECIFICACION DE LUMINARIAS INSTALADASNiveles de Iluminación.
Para el cálculo de los niveles de iluminación en cada lugar de la empresa se utilizó el programa DIALUX 4.5. Las luminarias se eligieron del catalogo de PHILIPS que conteníael programa mencionado.
Según la norma NCH Elec. 4-2003 indica los valores mínimos de iluminación. Estosniveles se muestran a continuación en la siguiente tabla número 11.24 de la norma:
Tabla Nº 1 : Nivel de iluminación en lux para distintos espacios físicos
Tipo de local Iluminancia (lux)Auditorios 300
Bancos 500Bodegas 150Bibliotecas publicas 400
Casinos, Restoranes, Cocina 300Comedores 150
Fabricas en general 300Imprentas 500
Laboratorios 500Laboratorios de instrumentación 700
Naves de máquinas herramientas 300
Oficinas en general 400Pasillos 50
Salas de trabajo con iluminaciónsuplementaria en cada punto 150Salas de dibujo profesional 500Salas de tableros eléctricos 300
La información indicada en la tabla anterior son valores adoptados, considerando lastareas visuales más frecuentes y representativas.
Cálculo iluminación.En cuanto a valores mínimos de iluminación para este proyecto, para cada local del edificiode oficinas, bodega y taller se realizó la elección de luminarias correspondiente limitándosea lo descrito por la norma NCh ELEC. 4/2003 o haciendo los cálculos con nivelessuperiores al mínimo establecido por la norma. Para esto se utilizo el software DIALUXcon el cual se realizó los cálculos de iluminación.
A continuación se presentaran las luminarias escogidas del catalogo de PHILIPS. Y se
especificaran la distribución de cada una de ellas en nuestras instalaciones.
Tabla Nº2: Tipos de luminarias a utilizar en las distintas naves y salas
A continuación se realizará una breve especificación de las luminarias utilizadas:Philips PerformaLux HPK380 1xSON-PP400W CON P-WB +GPK380 R D465 +GCEste tipo de iluminaria se ocupo en la iluminación de Nave 1.
Tabla Nº 3: Especificación luminaria NAVE 1Philips PerformaLux HPK380 1xSON- PP400W CON P-WB +GPK380 R D465 +GC
33..22..33.. P P H H I I L L I I P P S S P P E E R R F F OO R RM M A A L LU U X X H H P P K K 338800 11 X X S S OO N N -- P P P P 440000W W C C OO N N P P --W W B B ++GG P P K K 338800
R R D D446 6 55 ++GGC C N Noo.. ddee aar r ttííccuulloo:
FFlluu j joo lluummiinnoossoo ddee llaass lluummiinnaar r iiaass:: 55500 lm PPootteenncciiaa ddee llaass lluummiinnaar r iiaass:: 430.0 W CCllaassiif f iiccaacciióónn lluummiinnaar r iiaass sseeggúúnn CCIIEE:: 100 CCóóddiiggoo CCIIEE FFlluuxx:: 58 95 100 100 79
AAr r mmaammeennttoo:: 1xSON-PP400W (Factor de corrección 1.000).
a) Distribución de Lux por medio de Isolíneas (Nave 1).
Philips PerformaLux HPK380 1xSON-PP400W CON P-WB +GPK380 R D465 +GCEste tipo de iluminaria se ocupo en la iluminación de Nave 2.
.
Tabla Nº 4: Especificación luminaria NAVE 2Philips PerformaLux HPK380 1xSON- PP400W CON P-WB +GPK380 R D465 +GC
P P H H I I L L I I P P S S P P E E R R F F OO R RM M A A L LU U X X H H P P K K 338800 11 X X S S OO N N -- P P P P 440000W W C C OO N N P P --W W B B
++GG P P K K 338800 R R D D446 6 55 ++GGC C HHFFLL
N Noo.. ddee aar r ttííccuulloo:
FFlluu j joo lluummiinnoossoo ddee llaass lluummiinnaar r iiaass:: 55500 lm PPootteenncciiaa ddee llaass lluummiinnaar r iiaass:: 430.0W CCllaassiif f iiccaacciióónn lluummiinnaar r iiaass sseeggúúnn CCIIEE:: 100 CCóóddiiggoo CCIIEE FFlluuxx:: 58 95 100 100 79
AAr r mmaammeennttoo::1xSON-PP400W CON P-WB (Factor deCorrección 1.000).
a) Distribución de Lux por medio de Isolíneas (Nave 2).
Philips PerformaLux HPK380 1xSON-PP400W CON P-WB +GPK380 R D465 +GC Este tipo de iluminaria se ocupo en la iluminación de Nave3.
Tabla Nº 5: Especificación luminaria NAVE 3 Philips PerformaLux HPK380 1xSON- PP400W CON P-WB +GPK380 R D465 +GC
P P H H I I L L I I P P S S P P E E R R F F OO R RM M A A L LU U X X H H P P K K 338800 11 X X S S OO N N -- P P P P 440000W W C C OO N N P P --W W B B ++GG P P K K 338800 R R D D446 6 55
++GGC C
N Noo.. ddee aar r ttííccuulloo:
FFlluu j joo lluummiinnoossoo ddee llaass lluummiinnaar r iiaass:: 55500 lm PPootteenncciiaa ddee llaass lluummiinnaar r iiaass:: 430.0 W CCllaassiif f iiccaacciióónn lluummiinnaar r iiaass sseeggúúnn CCIIEE:: 100 CCóóddiiggoo CCIIEE FFlluuxx:: 58 95 100 100 79
Philips HPK380 1xHPI-P400W-BU/745 CON P-WB +GPK380 R D465 +GCEste tipo de iluminaria se ocupo en la iluminación de sala eléctrica.
Tabla Nº X: Especificación luminaria SALA ELÉCTRICA Philips PerformaLux HPK3801xSON-PP400W CON P-WB +GPK380 R D465 +GC
P P H H I I L L I I P P S S H H P P K K 338800 11 X X H H P P I I -- P P 440000W W -- B BU U / / 7 7 4455 C C OO N N P P --W W B B ++GG P P K K 338800 R R
D D446 6 55 ++GGC C
N Noo.. ddee aar r ttííccuulloo:
FFlluu j joo lluummiinnoossoo ddee llaass lluummiinnaar r iiaass:: 32500 lm PPootteenncciiaa ddee llaass lluummiinnaar r iiaass:: 429.0W CCllaassiif f iiccaacciióónn lluummiinnaar r iiaass sseeggúúnn CCIIEE:: 100 CCóóddiiggoo CCIIEE FFlluuxx:: 58 94 100 100 78
AAr r mmaammeennttoo::1xHPI-P400W-BU/745
(Factor de corrección 1.000)
a) Distribución de Lux por medio de Isolineas (Sala eléctrica)
Por lo tanto la cantidad de halógenos para esta nave será de 30, lo cual coincide con lodeterminado por el programa DIALUX, el cual determino la cantidad de 30, para 55500lúmenes.
DESCRIPCIÓN DE LAS NAVES
1- NAVE 1: PROCESO PLANTA
El proceso es tal que existen dos grupos de motores en áreas bien demarcadas:
GRUPO A: Formado por 6 motores con los siguiente datos:
Nº
MOT.TIPO
VOLTAJE
NOMINAL
POTENCIA
NOMINALPARTIDA
FACTOR
DE
POTENCIA
FACTOR
DE
CARGA
RENDIMIENTO
M1 MI/JA TRIF.380 200, 0 HP PARTIDOR SUAVE 0.8 0,9 87%M2 MI/JA TRIF.380 75,0 HP ESTRELLA/TRIANGULO 0,86 85%M3 MI/JA TRIF.380 100,0 HP ESTRELLA/TRIANGULO 0,85 90%M4 MI/JA TRIF.380 150,0 HP PARTIDOR SUAVE 0,9 0,8 83%M5 MI/JA TRIF.380 125,0 HP ESTRELLA/TRIANGULO 0,88 80%M6 MI/JA TRIF.380 40 HP ESTRELLA/TRIANGULO 0,92 85%
GRUPO B: Formado por 7 motores con los siguientes datos:
Nº
MOT.TIPO
VOLTAJE
NOMINAL
POTENCIA
NOMINALPARTIDA
FACTOR
DE
POTENCIA
FACTOR
DE
CARGA
RENDIMIENTO
M7 MI/JA TRIF.380 190,0 HP PARTIDOR SUAVE 0.82 0,85 85%M8 MI/JA TRIF.380 135,0 HP ESTRELLA/TRIANGULO 0,88 80%M9 MI/JA TRIF.380 15, 0 HP DIRECTA 0,90 83%M10 MI/JA TRIF.380 25,0 HP DIRECTA 0,85 90%M11 MI/JA TRIF.380 5,0 HP DIRECTA 0,86 85%M12 MI/JA TRIF.380 2,5 HP DIRECTA 0,80 87%M13 MI/JA TRIF.380 3,5 HP DIRECTA 0,84 85%
2-. NAVE 2: Pañol y talleres de mantenimiento.
Grupo formado por cinco motores con los siguientes datos:
Nº
MOT.TIPO
VOLTAJE
NOMINAL
POTENCIA
NOMINALPARTIDA
FACTOR
DE
POTENCIA
FACTOR
DE
CARGA
RENDIMIENTO
M14 MI/JA TRIF.380 8 HP DIRECTA 0.90 0,80 83%M15 MI/JA TRIF.380 10 HP DIRECTA 0,85 0,95 90%M16 MI MON.220 4 HP DIRECTA 0,86 0,90 85%M17 MI MON.220 1,5 HP DIRECTA 0,80 0,90 87%M18 MI MON.220 3,5 HP DIRECTA 0,84 0,80 85%
Esta etapa de nuestro proyecto consiste en determinar el tipo de conductor o alimentadoresa utilizar, dependiendo de la capacidad termina requerida, para la energización de todasnuestras maquinas o instalaciones.
Nave 1.-
Generalidades:
Procederemos a dimensionar en primera instancia los alimentadores de cada uno de losmotores, para esto necesitamos conocer los niveles de corrientes nominales para cadamotor. Este cálculo esta respaldado por la norma NCH ELEC. 4/2003 ELECTRICIDADInstalaciones de consumo en baja tensión. La nave 1 comprende de 13 motores deinducción, los cuales se dividen en régimen permanente e intermitente.
- Motor régimen permanente: Según el articulo 12.2.2.- de la norma NCH 4/2003,dice que la sección minima de los conductores para un motor de régimen permanente será tal que para asegurar la capacidad de transporte, esta deberá ser igual a 1.25 veces la corriente de plena carga del motor. Por lo tanto la corrientedel motor queda determinada por:
η •••
•••=
fpV
FC HP I
L
M 3
25.1746
- Motor régimen intermitente: Para este tipo de motores se le aplicara un factor según la tabla N° 12.28 de la norma NCH 4/2003. Esta tabla fija un factor enfunción del periodo de funcionamiento. Por lo tanto la corriente del motor quedadefinida por:
De la tabla N° 8.8 y N° 8.9a determinamos los factores fn y ft. Que se aplicarandirectamente a la corriente de cada motor antes determinada. Asi podremos determina la“It” de cada motor. Por lo tanto la corriente de It se define por:
N f f
I I
t n
M t
••
= ; N= N° conductores por fase
Nota: a) El factor de corrección fn para conductores al aire libre es 1. b) Los conductoresempleados para energizar los motores son del tipo XTU, temperatura de servicio 90°C. c)Debido a que todos nuestros conductores son transportados en escalerillas, el factor decorrección fn para todos los motores es igual a 1. d) Si se analiza la tabla N° 8.9adeterminamos que el factor ft para todos los motores es 1.
Según la tabla N° 8.7a, podemos determinar la sección necesaria según el tipo deconductor y la capacidad de corriente (It). La sección la determinamos según conductor XTU grupo B. Por lo tanto para cada alimentador de motor se tiene la siguiente sección:
A continuación se presenta un esquema de la nave 1:
Planta de distribución de los motores y alimentadores para la nave 1
Según este esquema faltaría determinar la sección de los alimentadores del TDF y A (5), ydel TDF y A (6). Para este calculo además de la potencia total de los motores, se deberátener en cuenta también la potencia de iluminación, potencia de enchufes, potencia del pulpito, y potencia de control. Otro punto importante en este dimensionamiento es el factor de demanda, este se determina con la siguiente tabla, que se basa según el tipo de proceso.
Tabla Nº12:. Factor de demanda para distintos procesos comerciales y industriales.
Según esta tabla, y de acuerdo al proceso de nuestra fábrica (papelera), podemos determinar fácilmente el factor de demanda a utilizar en el dimensionamiento.
Nota: Tomando en cuenta que las fases del sistema (R S T) deben estar en formaequilibrada, todo el circuito de iluminación se dividio entre los dos tableros (TDF y A (5) yTDF y A (6)), al igual que el circuito de enchufes de toda la nave 1.
Alimentador del TDF y A N°5, (grupo A):
- Potencia de control: Se define como el 2% de la potencia total consumida de losmotores, en este caso de cada grupo.
][4.1413102.06.706569
][82.306.706569654321
W Pcontrol
VAS S S S S S S M M M M M M M A
=•=∴
∠=+++++=∑
- Potencia de iluminación: De acuerdo al programa dialux, la potencia total deiluminación de la nave 1 equivale a 12900 [W], por lo tanto la potencia deiluminación para cada tablero corresponde a la mitad del total.
][64502
12900W Pilum ==
- Potencia de enchufes: La nave 1 cuenta con 6 enchufes trifasicos de 15 KVAcada uno, y 6 enchufes monofasicos de 10 KVA cada uno. Para que ladistribución de las fases sea equitativa cada tablero alimentara 3 enchufestrifasicos y 3 monofasicos.
][84.2575
9.0;7510315333 13
kVAS
fpkVAkVAkVAS S S
ENCH
ENCH ENCH ENCH
∠=∴
==•+•=•+•= φ φ
Para poder determinar la corriente requerida por el tablero 5, tenemos que calcular la potencia total demandada, por lo tanto tenemos:
][63.9103803
5.599357
3
][5.59935775.04.799143
][59.294.799143
AV
S I
VA F S S
VAS P P S S
L
TABLEROTABLERO
DEM TOTALTABLERO
ENCH ILUM CONTROLM TOTAL A
=•
=•
=
=•=•=
∠=+++= ∑
El transporte de energia sera a traves de dos circuitos, debido a la magnitud de amperes,ahora seguimos el mismo procedimiento antes descrito para determinar la sección delalimentador.
Según tabla N° 8.7a, para conductor tipo XTU, grupo B la sección necesaria para elalimentador del tablero 5 es de 300 MCM.
Alimentador del TDF y A N°6, (grupo B):
- Potencia de control:
][218.793002.09.396510
][99.319.39651013121110987
W Pcontrol
VAS S S S S S S S M M M M M M M M B
=•=∴
∠=++++++=∑
- Potencia de iluminación:
][64502
12900 W Pilum ==
- Potencia de enchufes:
][84.2575
9.0;7510315333 13
kVAS
fpkVAkVAkVAS S S
ENCH
ENCH ENCH ENCH
∠=∴
==•+•=•+•= φ φ
- Potencia pulpito: El pulpito es una caseta destinada al control de los motores,ubicada en tal punto de manera que el operario a cargo tenga una visión
completa de todo el proceso. La potencia del pulpito es más que nada la potenciade iluminación, de acuerdo al dialux, según las dimensiones de la caseta:
][186 W P pulpito =
Para poder determinar la corriente requerida por el tablero 6, tenemos que calcular la potencia total demandada, por lo tanto tenemos:
][17.5513803
5.3627673
][5.36276775.04.799143
][123.30483690
AV
S I
VA F S S
VA P S P P S S
L
TABLEROTABLERO
DEM TOTALTABLERO
pulpito ENCH ILUM CONTROLM TOTAL B
=•
=•
=
=•=•=
∠=++++= ∑
Ahora seguimos el mismo procedimiento antes descrito para determinar la sección delalimentador.
17.551111
17.551=
••=t I
Según tabla N° 8.7a, para conductor tipo XTU, grupo B la sección necesaria para elalimentador del tablero 6 es de 500 MCM.
- Circuito de iluminación: El circuito de iluminación total de la nave 1 comprende de losiguiente:
El total de la potencia se dividira entre los tableros 5 y 6, por lo tanto para establecer unequilibrio entre las fases convenimos lo siguiente:
Total potencia = 12900Potencia por tablero = 6450Total iluminarias = 30Iluminaria x tablero = 15Iluminaria x fase = 5 (es decir cada fase (R S T) alimentara 5 focos.)
AWGconductor A f f
I
A I
t nt
N
14:][25.1211
8.925.18.925.1
][8.93803
6450
⇒∴=•
•=
•
•=
=•
=∴ ⋅φ
Dimensionamiento del interruptor termomagnético para el circuito de iluminación.
Tomando en consideración los valores nominales para los enchufes trifásicos se dispondráde un interruptor trifásico con la obligación de dar protección a las conexiones que seestablezcan en el circuito.
][25.1211
8.925.18.925.1
][8.93803
6450
A f f
I
A I
t nt
N
=•
•=
•
•=
=•
=∴ ⋅φ
)(163 A x I P =
FASE MARCA MODELO CURVA I.AUTOMÁTICO I.RUPTURA REFERENCIA POLOSR, Sy T
Determinación interruptor diferencial para circuito de iluminación
FASE MARCA MODELO SENSIBILIDAD
mACALIBRE REFERENCIA POLOS
R, S y T MERLIN GERIN
ID CLASE AC
30 3x25 16251 3
- Circuito de enchufes: La nave cuenta con 6 enchufes trifásicos y 6 enchufesmonofásicos, cada tablero tendrá como carga 3 enchufes trifásicos y tres enchufesmonofásicos:
AWGconductor A I R ALIMENTADO
kVAS S total
AWGconductor A I
kVAS
AWGconductor A I
kVAS
TOTAL PRINC
ENCH ENCH
ENCH
ENCH
ENCH
ENCH
0/1:][4375.1423803
25.175000
][7533
8:][45.45220
10000
][10
12:][48.283803
25.115000
][15
13
1
1
3
3
⇒∴=•
•=⇒
=•+•=
⇒∴==
=
⇒∴=•
•=
=
φ φ
φ
φ
φ
φ
De acuerdo a la disposición de los enchufes trifásicos y monofásicos un esquemarepresentativo desde el tablero 5 o 6 hasta los propios enchufes seria el siguiente:
Dimensionamiento del interruptor termomagnético para alimentador principal.
Tomando en consideración los valores nominales para los todos los enchufes se dispondráde un interruptor trifásico con la obligación de dar protección a las conexiones que seestablezcan en los 6 enchufes.
FASE MARCA MODELO CURVA I.AUTOMÁTICO I.RUPTURA REFERENCIA POLOSR, Sy T
SCHNEIDER C120N C 3x125(A) 10 kA 18369 3
Determinación de la impedancia Z correspondiente a cada alimentador:
De modo de obtener la impedancia correspondiente a cada linea de alimentación se
procede a calcular de la forma como sigue: Luego de haber obtenido la sección en calibreAWG o MCM se de debe referir a la tabla de impedancia para conductores de cobre oaluminio dispuestos en ductos magnéticos o no magnéticos.Por consiguiente, se multiplica la reactancia por el factor de conversión de frecuencia
americana a chilena ( )6050 . Por último, toda la impedancia se multiplica por la distancia
de la línea (en metros) partido por el factor de conversión de pie a metro (30,48).
El tipo de conductor a utilizar es el XTU, el cual presenta las siguientes características:
• Usos: Conductores para distribución y fuerza, subterráneo, ductos y en especial bajo
tierra.• Norma de fabricación: AIEC, CS7, IEC, (ALTA TENSIÓN)• Descripción del conductor: Cable de cobre blando, compactado sin estañar, no se
fabrican calibres mas pequeños por efectos de concentración de campo.
El proyecto para la nave 2 contempla una instalación eléctrica sobre 350 m 2 de superficie.En consecuencia, esta planta satisface la ubicación de los talleres de mantenimiento y pañol.
Se propone la implementación en definitiva de 5 motores (2 MIJA, 3 MI) y su respectivadistribución de los conductores, alimentadores, elementos de protección e iluminación,tomando en consideración de forma primordial el cuidado de las personas y los equipos presentes tal como la norma Nch 4/2003 lo designa. Es importante señalar que la aplicaciónde estos motores esta dada para periodos de corta duración, por lo que estos motores seclasifican como régimen no permanente.
Tabla Nº14:. Potencias de cada motor y sus respectivos factores.
Nº
MOT.TIPO
VOLTAJE
NOMINAL
POTENCIA
NOMINALPARTIDA
FACTOR
DE
POTENCIA
FACTOR
DE
CARGA
RENDIMIENTO
M14 MI/JA TRIF.380 8 HP DIRECTA 0.90 0,80 83%M15 MI/JA TRIF.380 10 HP DIRECTA 0,85 0,95 90%
M16 MI MON.220 4 HP DIRECTA 0,86 0,90 85%M17 MI MON.220 1,5 HP DIRECTA 0,80 0,90 87%M18 MI MON.220 3,5 HP DIRECTA 0,84 0,80 85%
Determinación de los valores de corriente para cada motor
Para obtener la corriente nominal de cada motor se procede a transformar los datos de
potencia en HP a W aplicando el factor de conversión 746 ( HP W para luego dividirlos por
los determinados voltajes, rendimiento y factor de potencia.
Luego, aplicando el factor de dimensionamiento para motores en régimen no permanente(tabla 12.98; Nch 4/2003) se obtiene la It.
Para estos efectos, y según tabla, dado que estos motores funcionarán por más de 1 hora deforma intermitente el factor a aplicar es 1,4.
)(9,1611138,124,1
14 A I t M =••
•=
−
)(742,20111816,144,114 A I t M =
•••=
−
)(97,2511155,184,1
16 A I t M =••
•=
−
)(23,10111
308,74,117 A I t M =
••
•=
−
)(27,23111622,164,1
18 A I t M =••
•=
−
Según la tabla N° 8.7a, podemos determinar la sección necesaria según el tipo deconductor y la capacidad de corriente (It). La sección la determinamos según conductor THW grupo B. Por lo tanto para cada alimentador de motor se tiene la siguiente sección:
Tabla Nº15: Secciones de cada alimentador de los motores
MOTOR Corriente
(It)Sección(AWG)
M14 16,9 14M15 20,742 12M16 25,97 12
M17 10,23 14M18 23,27 12
A continuación se presenta un esquema de la nave 2:
Planta esquema distribución de motores y alimentadores
Determinación de impedancias de las líneas de alimentaciónPara esta nave eventualmente se ha de aplicar el mismo método desarrollado para la nave 1en relación al cálculo de las impedancias de los alimentadores.Para este dimensionamiento se consideró un conductor tipo THW el que presenta lassiguientes características:
• Usos: Conductores para distribución y fuerza, subterráneo en ductos, o bajo tierra.• Norma de fabricación: AEIC-CS7-IEC Alta Tensión.• Cable de cobre blando, compactado sin estañar, no se fabrican calibres mas
Por lo demás, esta instalación tiene proyectada la implementación de 1 circuitos deenchufe y 1 circuito de alumbrado.En primera instancia, para la distribución de alumbrado se proponen 6 focos modelosPhilips PerformaLux HPK380 1xSON-PP400W CON P-WB +GPK380 R D465 +GCubicados en el espacio físico virtualmente con el software DIALUX.. La potencia de cadaunos de estos es de 430 W, con FP igual a 0,9.
Esquema de los focos Philips PerformaLux HPK380
En relación al circuito de enchufe, se proyectarán 2 trifásicos y 2 monofásicos de 10 KVAy 15 KVA respectivamente con un factor de potencia 0.9.
Las características de los enchufes a utilizar para esta nave son los siguientes:
Esquema de enchufes trifásicos a utilizar
Características eléctricas del enchufe industrialNOMBRE Toma embutida con entre eje únicoMARCA LegrandREFERENCIA 576 64 – 3P+N+T
576 54 – 2P+TIP 66MATERIAL Poliamida 6AUTOEXTINGUENTE 850 ºC para partes aisladas
• Dimensionamiento del interruptor termomagnético para los enchufes trifásicos
Tomando en consideración los valores nominales para los enchufes trifásicos se dispondráde un interruptor trifásico con la obligación de dar protección a las conexiones que seestablezcan en los 3 enchufes.
• 2 enchufes industriales trifásicos
• 15 KVA uc
• FP=0,9
)(97,5658,4525,1)(58,453803
)(30 A I A
KVA I t n =⋅=⇒=
•=
)(633 A x I P = FASE MARCA MODELO CURVA I.AUTOMÁTICO I.RUPTURA REFERENCIA POLOSR, Sy T
SCHNEIDER C60N C 3x63(A) 10 kA 24356 3
Determinación interruptor diferencial para los enchufes trifásicos
NAVE 3-.La planta de la nave en cuestión se dimensionó para una instalación impuesta sobre unasuperficie de 2100 m2. En este departamento las obligaciones que se cumplen dice relacióncon dar espacio para todos los productos terminados.
En consecuencia, para este espacio físico se apuesta por un montaje dispuesto por 3enchufes industriales trifásicos de 15 KVA cada uno, como también 3 enchufesmonofásicos de 10 KVA.
Esquema de enchufes trifásicos a utilizar
Características eléctricas del enchufe industrialToma embutida con entre eje único
NOMBRE Toma embutida con entre eje únicoMARCA LegrandREFERENCIA 576 64 – 3P+N+T
576 54 – 2P+TIP 66MATERIAL Poliamida 6AUTOEXTINGUENTE 850 ºC para partes aisladas
TEMP. UTILIZACIÓN -50 ºC a +100 ºCCONFORME A LAS NORMAS IEC 60309-1 y 2EN 60309.1 y 2
Además se contempla la instalación de 20 focos de iluminación modelo P P H H I I L L I I P P S S
P P E E R R F F OO R RM M A A L LU U X X H H P P K K 338800 11 X X S S OO N N -- P P P P 440000W W C C OO N N P P --W W B B ++GG P P K K 338800 R R D D446 6 55 ++GGC C
FASE MARCA MODELO CURVA I.AUTOMÁTICO I.RUPTURA REFERENCIA POLOSR SCHNEIDER C60N C 1x20(A) 10 kA 24404 1S SCHNEIDER C60N C 1x20(A) 10 kA 24404 1T SCHNEIDER C60N C 1x16A) 10 kA 24403 1
Tabla resumen dimensionamiento de conductores para cada fase R, S y T:
• Dimensionamiento interruptor Termo-magnético para enchufe monofásico
Tomando en consideración los valores nominales para los enchufes monofásicos sedispondrá de un interruptor trifásico con la obligación de dar protección a las conexionesque se establezcan en estos enchufes.
• Dimensionamiento del interruptor termomagnético para los enchufes trifásicos
Tomando en consideración los valores nominales para los enchufes trifásicos se dispondráde un interruptor trifásico con la obligación de dar protección a las conexiones que seestablezcan en los 3 enchufes.
Para efectos de cálculos de las corrientes nominales de cada oficina administrativa seconsiderará distintos valores de factor de potencia de acuerdo al tipo de circuito al que nosestemos refiriendo. Por lo demás, se presenta una breve explicación del procedimientollevado a cabo para lograr los resultados esperados.
Generalidades:
La planta de las oficinas administrativas con 600 m2 cuenta con 5 departamentosdistribuidos en:
• Secretaría-Recepción• Oficina gerente• Baños (uno varones; otro damas)• Sala reuniones• Archivo
En total, la potencia instalada corresponde a 21488,54 º58,22∠ (VA).
Por lo demás, también se consideró una distribución equilibrada de las potencias para cadafase (R, S y T).
De acuerdo a la norma chilena, el conductor de tierra de protección deberá tener la mismasección del conductor fase, y el conductor neutro de sección igual al de tierra de protección.
Determinación de elementos de protección
Ejemplo de determinación de interruptor termo magnético
Para la fase R, se suman las potencias totales de los circuitos involucrados y se divide
por la tensión monofásica para obtener la corriente nominal. Luego, se multiplica por elfactor de sobredimensionamiento 1,25 y se determina que unidad de dispositivo de protección se debe utilizar.
También, a partir del mismo valor de corriente calculado se determina el calibre deldiferencial que involucra en este caso solo a los circuitos de enchufes (computación ycalefacción).
Ejemplo de determinación de interruptor termo- magnético
Para una fase determinada, se suman las potencias totales de ambos circuitos y sedivide por la tensión monofásica para obtener la corriente nominal. Luego, se multiplica por el factor de sobredimensionamiento 1,25 y se determina que unidad de dispositivode protección se debe utilizar.
Para el resto de las fases y circuitos se efectúa el mismo procedimiento.
Determinación tipo de conductor.
De modo de elegir la sección del conductor a utilizar se procede a calcular la corrientenominal `para luego aplicarle el factor 1,25 (de acuerdo al artículo 12.2.2 Nch 4/2003). Enconsecuencia, se debe referir a la Tabla 8.7a “Intensidad de corriente admisible paraconductores aislados” de la norma referida.Para este tipo de oficinas, lo conveniente es utilizar conductores tipo THW toda vez queeste cumple con las características del medio en el cual irá la instalación.
Características cable THW:
• Instalaciones de fuerza y alumbrado en interiores de edificios, en ambientessecos o húmedos.
• Norma de fabricación: UL-83• Descripción del conductor: Alambre de cobre blanco con aislamiento
termoplástica (PVC), colores desde calibres nº 4 al 14 AWG (blanco, rojo,negro, azul y verde). Desde calibre Nº3 y superiores, en color negro.
Para el resto de las fases y circuitos se efectúa el mismo procedimiento.
A continuación, se detalla la composición eléctrica de cada bloque.
CIRCUITOS OFICINAS ADMINISTRATIVAS
• Circuito alumbradoEl circuito en análisis consta con una potencia total instalada de 4840 (W), compuestos por 63 focos distribuidos de forma equilibrada de modo que la potencia sean de valores igualeso cercanos con respecto a cada fase. Los tubos fluorescentes a utilizar corresponden a laserie : PPHHIILLIIPPSS II N NDDOOLLIIGGHHTT TTBBSS333300 22XXTTLL55--5544WW//884400 HHFF PPCCPP..
Selección de conductores para el circuito de alumbrado
El tipo de conductor a utilizar será THW, el circuito estará compuesto por un conductor fase, un neutro.
FASE Nº Conductores
por fase Fabricante IdentificaciónCorriente
Admisible(A)
Secciónnominal AWG o
MCM
Tº Servicio ºC
R 1 MADECO THW 18 14 75
S 1 MADECO THW 18 14 75T 1 MADECO THW 18 14 75
• Circuitos enchufes
El circuito de enchufes correspondientes a las oficinas administrativas consta de 36enchufes dimensionados según norma en 150 [W]. La potencia total instalada es de 5400(W) con un factor de potencia de 0,93.
Para el circuito de computación se establecieron 12 enchufes habilitados para este tipode conexiones. De tal forma, cada uno de ellos se dimensionó para 500 (W) con unfactor de potencia 0,7. A su vez, se dispuso una distribución equilibrada de potenciascon respecto a cada fase. La potencia total instalada 2500 (W).
En esta distribución, se propone una potencia instalada de 3600 (W) distribuida en 18sistemas de este tipo. Se consideró además un factor de potencia unitario.
El circuito de iluminación total de la sala eléctrica comprende de lo siguiente:
AWGconductor A f f
I
A I
t nt
N
6:][72.5411
77.4325.177.4325.1
][77.43220
429
⇒∴=•
•=
•
•=
==∴⋅φ
Dimensionamiento del interruptor termomagnético para el circuito de iluminación.
Tomando en consideración los valores nominales para los enchufes trifásicos se dispondráde un interruptor trifásico con la obligación de dar protección a las conexiones que seestablezcan en el circuito.
][72.5411
77.4325.177.4325.1
][77.43220
429
A f f
I
A I
t nt
N
=•
•=
•
•=
==∴⋅φ
)(631 A x I P =
FASE MARCA MODELO CURVA I.AUTOMÁTICO I.RUPTURA REFERENCIA POLOSSCHNEIDER C60N C 1x63(A) 10 kA 24409 1
Determinación interruptor diferencial para circuito de iluminación.
DIMENSIONAMIENTO DE LOS ALIMENTADORES PRINCIPALES.
Primero que nada antes de realizar el dimensionamiento de los alimentadores es necesariodeterminar la potencia total de cada nave, esto quiere decir que necesitamos las potenciasde fuerza (motores), enchufes, iluminación y control de cada nave, para luego determinar lacorriente que llega a cada tablero de las naves.
A continuación se muestra un esquema representativo de cada nave con su respectivoalimentador a dimensionar:
Potencia de control: Se define como el 2% de la potencia total consumida de los motores,(grupo A y B)
Scontrol= ( ∑∑ + MBMA S S )× 0.02
Para este caso se le aplico un factor de diversidad a los motores de régimen intermitente decada grupo.
Factor de diversidad: Se define como la relación entre la suma de las demandas máximas enlas distintas partes de un sistema eléctrico y la demanda máxima de todo el sistema
Factor de diversidad para los motores intermitentes del grupo A (nave1):
FD=∑
∑−
−
mayor SM
er SMregimen .int= 1,53
Factor de diversidad para los motores intermitentes del grupo B (nave 1):
FD=∑
∑−
−
mayor SM
er SMregimen .int= 2,2
Por lo cual:
∑ MAS = ∑∑
−
−
+ ..
53,1 PERM MA INTERMA S
S = 666966,72<30,99 VA
∑ MBS = ∑∑ −
−
+ ..
2,2 PERM MB INTERMB S S = 467479,92<31,47 VA
Luego:
S total motores= 1134436,99<31,18 VAScontrol= 1134436,99 02,0× = 22688,73 W
La nave 1 cuenta con 30 luminarias con un factor de potencia unitario y una potencia totalde:
S luminarias= 12900 W
La nave 1 cuenta con 12 enchufes de estos 6 son monofásicos y 6 trifásicos, los enchufestrifásicos tienen una potencia de 15 kVA con un factor de potencia de 0,9 cada uno, y losenchufes monofásicos tienen una potencia de 10 kVA con un factor de potencia de 0,9 cadauno.
S ench.= 150000<25,84 VA
Con esto podemos determinar la potencia total de la nave 1:
1 NAVE TOTALS −
= .. ENCHUF ILUMI MOTORES CONTROL S S S S +++ = 1334374,94<29,28 VA
A esta potencia total debemos aplicar el factor de demanda de nuestra planta el cual es 0,75En definitiva la potencia total del tablero 2 es:
TOTALS = 1334374,94<29,28 75,0× = 1000781,2<29,28 VA
La corriente que demanda el tablero 2 de la nave 1 es:
I= 1520,5 A
Para este caso utilizamos 4 conductores por fase en 3 ductos subterráneo con unatemperatura ambiente de 30ºCTipo de conductor XTU, temperatura de servicio 90ºC
De la tabla Nº 8.8, el factor de corrección es 0,8De la tabla Nº 8.9a, el factor de temperatura es 1
Por lo cual la corriente de tabla es:
It=418,0
5,1520
××= 475,15 A
Luego de la tabla Nº 8.7a, para conductores del grupo A, temperatura de servicio 90ºC,tenemos que la sección de este alimentador es: 700 MCM
∑ MOTORES S = 1817161514 M M M M M S S S S S ++++ = 27045,88<30,30 VA
S control= ∑ MOTORES S 02,0× = 27045,88 02,0× = 540,91 W
En la nave 2 existen 6 luminarias con un factor de potencia unitario, con una potencia totalde: 2580 W
La nave 2 posee 4 enchufes, 2 monofásicos y 2 trifásicos. Los enchufes tanto monofásicoscomo trifásicos tienen la misma potencia y factor de potencia de los enchufes de la nave 1.
S enchu.= 50000<25,84 VA
S total= ENCHUFE LUMINARIACONTROLMOTORES S S S S +++ = 79776,30<26,37 VA
Con el factor de demanda la potencia total del tablero 3 (nave 2):
S total= 79776,30<26,37× 0,75= 59832,22<26,37 VA
La corriente que demanda el tablero 3 es:
I= 90,9 A
Para este caso utilizamos 1 conductor por fase en 1 ducto subterráneo con una temperaturaambiente de 30ºC.Tipo de conductor THW, temperatura de servicio 75ºC.
De la tabla Nº 8.8, el factor de corrección es 1De la tabla Nº 8.9a, el factor de temperatura es 1Por lo cual la corriente de tabla es:
It= 111 9,90××
= 90,9 A
Luego de la tabla Nº 8.7a, para conductores del grupo A, temperatura de servicio 75ºC,tenemos que la sección de este alimentador es:2 AWG
Como en esta nave no existen motores solo se tomaran en cuenta las potencias de enchufe yalumbrado.
En la nave 3 tenemos 20 luminarias con un factor de potencia unitario y una potencia totalde: 8600 W.
Existen 6 enchufes, 3 de ellos son trifásicos y 3 monofásicos. Cada uno de estos enchufestiene la misma potencia que los usados en la nave 1.
S enchuf.= 75000<25,84 VA
Por lo tanto la potencia total sera de:
S total= ENCHUFES S ILUMINARIA S S + = 82824,8<23,24 VA
Para este caso el factor de demanda es 1.
La corriente que demanda el tablero 4 es:
I= 125,84 A
Para este caso utilizamos 1 conductor por fase en 1 ducto subterráneo con una temperaturaambiente de 30ºC.Tipo de conductor THW, temperatura de servicio 75ºC.
De la tabla Nº 8.8, el factor de corrección es 1De la tabla Nº 8.9a, el factor de temperatura es 1Por lo cual la corriente de tabla es:
It= 111 84,125××
= 125,84 A
Luego de la tabla Nº 8.7a, para conductores del grupo A, temperatura de servicio 75ºC,tenemos que la sección de este alimentador es: 2/0 AWG
Dimensionamiento del alimentador 4 (Salas administrativas):
Para esta sala consideramos las potencias de iluminación, enchufes, calefacción ycomputación.
A continuación se muestra las potencias de las luminarias de cada sector de la sala:
Sector Potencia (W)Sala de reuniones 1416
Baños 236Gerencia 1240
Recepción 672Secretaria 936Bodega 340
Por lo cual la potencia total de la sala administrativas es:
S ilumi.= 4840w
En la sala están distribuidos 66 enchufes de los cuales 36 son simples y/o triples, cada unotiene una potencia de 150 w, con un factor de potencia 0,93, 12 enchufes son decomputación con una potencia de 500w cada uno con un factor de potencia 0,7 y por ultimo
18 enchufes de calefacción con una potencia de 200w cada uno con un factor de potenciaunitario.
Entonces la potencia total de enchufes es:
S enchuf.= 17121,74<28.8 VA
Luego la potencia total de la sala administrativa es:
S total= 21489,17<22,58 VA
La corriente que demanda el tablero de alumbrado 2 es:I= 32,64 A
Para este caso utilizamos 1 conductor por fase en 1 ducto subterráneo con una temperaturaambiente de 30ºC.Tipo de conductor THW, temperatura de servicio 75ºC.
De la tabla Nº 8.8, el factor de corrección es 1De la tabla Nº 8.9a, el factor de temperatura es 1
Dimensionamiento conductor directamente enterrado a tierra entre Barra 12(correspondiente a proyecto de alta tensión) y el transformador de baja tensión.
Conductores enterrados directamente bajo tierra
35,115153
103 3
=⋅
⋅= N I
Cable monopolar MADECO XT 15 KV-90ºC
mmd
MCM HEBRAS
36
37500
=
⇒φ
Es importante señalar que el valor de los 500 MCM como calibre, respondefundamentalmente a la certidumbre que posee esta planta en que un futuro requieraexpandir su instalación eléctrica y por tanto su potencia.
Tal como lo muestran los cálculos efectuados anteriormente se puede decir que estaimpedancia es muy insignificante por lo que no la consideraremos para nuestros futuroscalculos.
La potencia con que dimensionaremos nuestro transformador de potencia de la salaeléctrica será la suma de las potencias totales de cada nave mas la potencia total de la salaadministrativa y sala eléctrica, además de esto consideraremos una potencia futuro paracualquier ampliación que se efectúe en la planta.
Por lo cual la potencia total demandada por nuestro proceso es:
. _ _ . _ _ 3 _ 2 _ 1 _ _ ELEC SALATOTAL ADM SALATOTAL NAVE TOTAL NAVE TOTAL NAVE TOTAL PROCESOTOTAL S S S S S S ++++=
Considerando que más adelante se efectuaran ampliaciones en la planta se estimo una potencia del transformador de 3MVA.
Dimensionamiento del conductor del transformador al tablero general dealimentación.
Este tablero se encuentra dentro de la sala eléctrica, por lo cual la corriente que circula por el es:
I= 1771,3 A
Para este caso utilizamos 3 conductores por fase en escalerillas, con una temperaturaambiente de 30ºC por lo cual el factor de temperatura es 1 y el factor de corrección por transporte de corriente es 1.Conductor tipo XTU con temperatura de servicio de 90ºC, grupo B.Por lo cual nuestra corriente de tabla es:
DIMENSIONAMIENTO DE LA IMPEDANCIA DEL TRANSFORMADOR.
Nuestro transformador de potencia el cual esta ubicado en la sala eléctrica es de 3MVA,13,2/(0,4-0,231) kV , serie especial taps norma CGE Vn= 15 kV .
De la norma IEEE Std 399-1997, de la tabla 11-4 (anexada al final de este proyecto), setiene que la reactancia equivalente para este tipo de transformador es:
%75,52
75,4=
+=Trafo X
Luego de la curva 1-38 de la norma IEEE Std 399-1997 para transformadores de 3MVA setiene que la relación X/R es:
12= R
X
Por lo tanto la resistencia equivalente del trafo es:
R= %004791,012
0575,0=
En definitiva la impedancia del trafo es:
..)0575,0004791,0(. u p jZ Trafo +=
Cambio de base de la impedancia del trafo, con un Sb= 50MVA:
Anteriormente se dimensionó la sección de los alimentadores de las naves, y de la salaadministrativa. En este capitulo de nuestro proyecto dimensionaremos los ductos a ocupar para el transporte de los conductores que requieran o necesiten algún tipo de canalización.En el siguiente esquema se puede ver claramente los alimentadores principales de la plantalos cuales serán transportados bajo tierra y en ductos.
Para determinar la sección de un ducto es necesario conocer la sección del conductor y elnumero de conductores por fase del alimentador. Esta información fija si el transporte delalimentador se hace en un ducto o mas. A continuación se presenta una tabla resumen conla información necesaria para el cálculo.
Tabla Nº13. Resumen de la cantidad de conductores por fase y sección para cadaalimentador.
ALIMENTADOR Cond. x fase Sección (AWG) TIPO N° de Ductos
La tabla N° 8.10 de la norma NCH Elec. 4/2003, determina la sección externa delconductor según el tipo. Se expresa la sección nominal en milímetros cuadrados, al igualque la sección externa. En la siguiente tabla se muestra la sección nominal del alimentador en sistema AWG, milímetros cuadrados y la sección externa según el tipo:
Tabla Nº14: Resumen de los alimentadores principales de cada nave.
La suma total de las secciones externas de todos los conductores que irán en el ducto,incluyendo la sección del neutro, tiene que ser igual al 35% de la sección total del propioducto. Una vez determinada la suma total de las secciones nos dirigimos a la tabla N° 8.19de la norma NCH Elec. 4/2003 para determinar el ducto a utilizar. Por lo tanto:
- Ducto alimentador nave 1: El alimentador principal de la nave 1, esta dispuesto en
4 conductores por fase + neutro, con respecto al neutro se considero que la secciónequivalente de este seria igual a la mitad del total de la fase propiamente tal. Por este motivo se decidió hacer el trasporte en 3 ductos.Para el neutro tenemos dos conductores de 700 MCM por ducto, por lo tanto encada ducto iran 4 conductores de 700 MCM correspondientes a la fase + dos de 700MCM correspondiente al neutro.
254.399009.665209.665424 mmS S S N EXT EXT TOTAL =•+•=•+•=−φ
Según la seccion total y de acuerdo a la tabla N° 8.19 el ducto a utilizar es c.a.g. +4”
- Ducto alimentador nave 2: El alimentador principal de la nave 2, esta dispuesto en 1
conductor por fase + neutro, el neutro es un conductor del mismo calibre de la fase,el transporte es en un solo ducto. Por lo tanto tenemos en el ducto 4 conductores de2 AWG.
272.30143.75143.75313 mmS S S N EXT EXT TOTAL =•+•=•+•=−φ
Según la sección total y de acuerdo a la tabla N° 8.19 el ducto a utilizar es c.a.g. 1¼”
- Ducto alimentador nave 3: El alimentador principal de la nave 2, esta dispuesto en 1conductor por fase + neutro, el neutro es un conductor del mismo calibre de la fase,el transporte es en un solo ducto. Por lo tanto tenemos en el ducto 4 conductores de2/0 AWG.
256.57214.143114.143313 mmS S S N EXT EXT TOTAL =•+•=•+•=−φ
Según la sección total y de acuerdo a la tabla N° 8.19 el ducto a utilizar es c.a.g. 2”
- Ducto alimentador sala administrativa: El alimentador principal de la salaadministrativa, esta dispuesto en 1 conductor por fase + neutro, el neutro es un
conductor del mismo calibre de la fase, el transporte es en un solo ducto. Por lotanto tenemos en el ducto 4 conductores de 6 AWG.268.12417.31117.31313 mmS S S N EXT EXT TOTAL =•+•=•+•=
−φ
Según la seccion total y de acuerdo a la tabla N° 8.19 el ducto a utilizar es c.a.g. 1”
Para verificar si el conductor seleccionado para las diferentes áreas de trabajo es elcorrecto debemos verificar la caída de tensión existente en cada conductor para luegocomprobar si el voltaje de llegada a cada tablero cumple con las normas establecidas paraeste tipo de cálculos.
Luego la norma que regula estos cálculos es la norma: NCH ELEC.4/2003ELECTRICIDAD; Instalaciones de consumo en baja tensión, del articulo 7.1.1.3.- Lasección de los conductores de los alimentadores o subalimentadores será tal que la caída detensión provocada por la corriente máxima que circula por ellos, no exceda del 3% de latensión nominal de la alimentación, siempre que la caída de tensión total en el punto másdesfavorable de la instalación no exceda del 5% de dicha tensión.
Para el cálculo de las caídas de tensiones en cada alimentador es necesario saber el voltajereal que tenemos en el secundario del transformador de potencia que esta ubicado en la salaeléctrica, el cual tiene una magnitud de 390 V. A partir de este voltaje comenzaremos averificar aguas abajo las tensiones reales en cada tablero para que no sobrepasen losniveles exigidos por la norma descrita anteriormente.En el caso que se sobrepase estos niveles de tensión es necesario hacer un cambio deconductor, es decir aumentar la sección del conductor, consiguiendo con esto disminuir lacorriente por lo tanto disminuir la caída de tensión.
Luego la expresión que nos permite calcular la caída de tensión en cada uno de los tramoses la siguiente:
LZ InV ××=∆ 3 (V)
Donde:
In= Corriente nominal que circula por el alimentador (A).
LZ = Impedancia del alimentador ().
Para luego calcular la tensión real con la siguiente expresión:
V real= V- V ∆ (V)
Donde:
V= Tensión real aguas arriba (V).V ∆ = Caída de tensión en los alimentadores (V).
Para este caso utilizamos como voltaje fijo la tensión calculada en el TDFyA-3.
Como la tensión se encuentra entre el rango permitido nuestro conductor no se modifica.
Nota: Tal y como lo dice la norma la caída de tensión total en el punto más desfavorable dela instalación no exceda del 5% de dicha tensión, por lo cual la tensión admisible a laentrada de los motores variara en un 5% de la tensión nominal, y como se demostró en loscálculos anteriores ninguna tensión supero este limite.
En definitiva los alimentadores utilizados para las distintas naves de nuestra planta son loscorrectos.
Los tipos de protecciones a utilizar fueron obtenidas del catalogo 2009/10 de Schneider Electric extrayendo de este catalogo la nueva generación de interruptores caja moldeadaCompact NSX, tanto termomagnéticos como electrónicos.Los interruptores Compact NSX100 a 630 ofrece unas altas prestaciones y una ampliagama de unidades de control intercambiables para proteger la mayoría de las aplicaciones.Las versiones electrónicas ofrecen una protección de alta precisión con amplias gamas deregulaciones y pueden integrar funciones de medición y de comunicación. Se combinan lasunidades de visualización FDM121 para ofrecer todas las funciones visualización ymedición.
Los aparatos Compact NSX están equipados con unidades de control termomagnéticas MAo TM o con unidades de control electrónicas Micrologic 2 / 5 / 6 para ofrecer proteccióncontra cortocircuitos y sobrecargas en: Sistemas de distribución alimentados por transformadores. Sistemas de distribución alimentados por generadores de motor. Cables de gran longitud en sistemas IT y TN.
Se pueden instalar fácilmente en todos los niveles de los sistemas de distribución, desde eltablero de distribución principal de BT hasta los tableros de distribución secundaria y lasenvolventes. Todos los aparatos Compact NSX se pueden proteger contra los defectos deaislamiento agregando un bloque Vigi o un relé Vigirex.
La gama Compact NSX incluye versiones para proteger las aplicaciones de motores: Protección básica contra cortocircuitos con unidades de control magnéticas MA o la
versión electrónica Micrologic 1-M, combinada con un relé externo para ofrecer protección térmica
Protección contra sobrecargas, cortocircuitos y desequilibrio o pérdida de fase conlas unidades de control Micrologic 2-M
Protección más completa contra sobrecargas y cortocircuitos con protecciónadicional específica de motores (desequilibrio de fase, rotor bloqueado, falta decarga y arranque prolongado) con unidades de control Micrologic 6 E-M. Estasversiones también ofrecen comunicación, medición y asistencia en elfuncionamiento. La excepcional capacidad de limitación de los interruptoresautomáticos Compact NSX ofrece automáticamente una coordinación de tipo 2 conel arrancador del motor, según lo estipulado en la norma IEC 60947-4-1.
Las unidades de control termomagnéticas protegen contra sobrecorrientes ycortocircuitos mediante técnicas probadas. Pero actualmente, la optimización de lasinstalaciones y la eficiencia energética se han convertido en factores decisivos y lasunidades de control electrónicas que ofrecen funciones de protección más avanzadas ycombinadas con mediciones son la mejor opción para responder a estas necesidades.Las unidades de control electrónicas Micrologic combinan un control reflejo y unfuncionamiento inteligente. Gracias a la electrónica digital, las unidades de control ahorason más rápidas, precisas y fiables. La amplia gama de regulaciones facilitan lasampliaciones de las instalaciones. Las unidades de control Micrologic, diseñadas confunciones de procesamiento, pueden ofrecer información de medida y ayuda a la utilizaciónde las instalaciones. Con esta información, los usuarios pueden evitar o tratar con máseficacia las perturbaciones y pueden desempeñar una función más activa en elfuncionamiento del sistema. Pueden gestionar la instalación, anticiparse a eventos y planificar cualquier reparación necesaria.
Para el calculo de las protecciones de nuestro sistema se utilizaron solo unidadeselectrónicas Micrologic ya que ofrecen un grado de ajuste mas preciso por lo cual permitimos un menor grado de sobrecarga.
Protección de motores.Las unidades de control Compact NSX se pueden utilizar para crear soluciones de circuitosde alimentación de motor que consten de dos o tres aparatos. Los aparatos de protección sehan diseñado para el servicio continuo a 65°C. Soluciones de tres aparatos:1 interruptor automático NSX con una unidad de control MA o Micrologic 1.3-M1 contactor 1 relé térmico. Soluciones de dos aparatos1 interruptor automático Compact NSX:
Con una unidad de control electrónica Micrologic 2.2-M o 2.3-M.Con una unidad de control electrónica Micrologic 6 E-M. Esta versión ofrece protección adicional y funciones de medidor.
1 contactor .
Para el ajuste de las protecciones de nuestros motores consideraremos la solución de 2aparatos esto quiere decir que utilizaremos 1 interruptor automático Compact NSX con unaunidad de control electrónica Micrologic 2.2-M o 2.3-M.
Unidades de control electrónico Micrologic 2-M.Las unidades de control Micrologic 2-M ofrecen protección magnética y térmica integrada.Se utilizan como soluciones de circuitos de alimentación de motor con 2 aparatos, eninterruptores automáticos Compact NSX 100 a 630 con niveles de poder de corteB/F/H/N/S/L. Ofrecen protección para motores de hasta 315 kW a 400 V frente a: Cortocircuitos. Sobrecargas con selección de clase de control (5, 10 ó 20). Desequilibrio de fases.
Los interruptores automáticos con una unidad de control Micrologic 2.2 / 2.3-M incluyenuna protección similar a un relé térmico inverso. Se combinan con un contactor.
En la siguiente figura se muestran los ajustes de esta unidad:
Esquema de regulación de un relé electrónico MICROLOGIC 2.2/2.3-M
En donde:Sobrecargas (o protección térmica): Protección de largo retardo y clases de control(Ir): Protección térmica inversa contra sobrecargas con umbral regulable Ir. Lasregulaciones se realizan en amperes. La curva de disparo para la protección de largoretardo, que indica la temporización tr antes del disparo, se define mediante las clases dedisparo seleccionadas.Clase de disparo (clase): La clase se selecciona como una función del tiempo de arranquede motor normal. Clase 5: tiempo de arranque inferior a 5 s.
Clase 10: tiempo de arranque inferior a 10 s. Clase 20: tiempo de arranque inferior a 20 s.
Para una clase determinada, es necesario comprobar que todos los componentes de launidad de alimentación del motor están dimensionados para soportar la corriente dearranque de 7,2 Ir sin un aumento de temperatura excesivo durante el tiempocorrespondiente a la clase.Cortocircuitos: Protección de corto retardo (Isd): Protección con umbral regulable Isd.Se produce una temporización muy breve para permitir el pico de corriente de arranque demotor.Cortocircuitos: Protección instantánea no regulable (li): Protección instantánea conumbral no regulable Ii.
La corriente y el tiempo de partida de un motor con arranque directo se estima entre:(5,5 - 7,5) ×In, y (0,5 – 10) seg.Con partida estrella triangulo:Ia= Ipartida directo/3, y (0,5 – 20) seg.Con partidor suave:Ia= (3,5 – 4,5) × In, y (0,5 – 50) seg.La secuencia de partida de los motores se estimara según la peor condición, esto quieredecir que se trabajara con la condición de arranque que demande la mayor corriente paracada condición de ajuste,(Los motores no parten simultáneamente).La siguiente tabla muestra la corriente y tiempo de arranque para cada motor:
Como el tiempo de partida de M18 es 4 seg. Por lo cual se ajusta a una Clase 5.
Verificación del arranque:
Ia= 6× 16,62= 99,72 A t= 4 seg.
N=18
72,99= 5,54 t=8 seg. Por lo tanto permite arranque.
99,72 A < Im < 6214,11 AIm= Ir × K= 18× 6= 108 A
Protección de los sistemas de distribución.
Unidades de control Micrologic 2 y 1.3-M:Las unidades de control Micrologic 2 se pueden utilizar en interruptores automáticos NSX100 a 630 con niveles de poder de corte B/F/H/N/S/L.Proporcionan: Protección estándar en los cables de distribución. Señalización de:
Sobrecargas (a través de LED)
Control por sobrecarga (a través del bloque de relé SDx).A continuación se muestran los ajustes de esta unidad:
Esquema de panel de ajustes de una unidad MICROLOGIC 2.2
Los interruptores automáticos equipados con unidades de control Micrologic 2 se puedenutilizar para proteger los sistemas de distribución alimentados con transformadores.Para generadores y cables largos, las unidades de control Micrologic 2-G ofrecensoluciones mejor adaptadas.Donde:Sobrecargas: Protección largo retardo (Ir): Protección inversa contra las sobrecargascon umbral regulable Ir por selector y temporización no regulable tr.
Cortocircuitos: Protección de corto retardo con temporización fija (Isd): Proteccióncon umbral regulable Isd. El disparo se produce después de un breve intervalo utilizado para permitir la selectividad con el aparato aguas abajo.Cortocircuitos: Protección instantánea no regulable: Protección instantánea contra loscortocircuitos fija.
Luego los diferentes ajustes para esta unidad son:
Tabla Nº 17 : Posibles ajustes para la unidad Micrologic 2.2
Tabla Nº18: Resumen de ajustes de las protecciones.
Interruptor Frame Unidad Ir (A) Im (A) Códigoruptura
I-M1 NSX 400 Micrologic 2.3M-320 A 260 1300 B 25 kA I-M2 NSX 160 Micrologic 2.2M-150 A 120 600 B 25 kA I-M3 NSX 160 Micrologic 2.2M-150 A 150 750 B 25 kA I-M4 NSX 250 Micrologic 2.2M-220 A 170 850 B 25 kA I-M5 NSX 250 Micrologic 2.2M-220 A 210 1050 B 25 kA I-M6 NSX 100 Micrologic 2.2M-100 A 60 300 B 25 kA I-M7 NSX 400 Micrologic 2.3M-320 A 280 1400 B 25 kA
I-M8 NSX 250 Micrologic 2.2M-220 A 220 1100 B 25 kA I-M9 NSX 100 Micrologic 2.2M-25 A 23 138 B 25 kA I-M10 NSX 100 Micrologic 2.2M-50 A 40 240 B 25 kA I-M11 NSX 100 Micrologic 2.2M-25 A 24 144 B 25 kA I-M12 NSX 100 Micrologic 2.2M-25 A 14 84 B 25 kA I-M13 NSX 100 Micrologic 2.2M-25 A 18 108 B 25 kA I-M14 NSX 100 Micrologic 2.2M-25 A 14 84 B 25 kA I-M15 NSX 100 Micrologic 2.2M-25 A 16 96 B 25 kA I-M16 NSX 100 Micrologic 2.2M-25 A 20 120 B 25 kA I-M17 NSX 100 Micrologic 2.2M-25 A 12 60 B 25 kA
I-M18 NSX 100 Micrologic 2.2M-25 A 18 108 B 25 kA I-A NSX 630 Micrologic 2.3-630 A 470 1880 B 25 kA I-B NSX 630 Micrologic 2.3-630 A 579,6 1738,8 B 25 kA I-1 NSX 630 Micrologic 2.3-450 A 450 2700 B 25 kA I-2 NSX 100 Micrologic 2.2-100 A 70 210 B 25 kA I-3 NSX 160 Micrologic 2.2-160 A 135 1350 B 25 kA I-0 NSX 320 Micrologic 2.3-320 A 592,2 888,3 B 25 kA
El fusible a dimensionar se selecciona de acuerdo a los datos nominales del transformador principal de la planta. Para esta ocasión se utilizará un fusible aéreo.
Esquema:
Datos del tranfomador:
][1079
][4060
][4.0/15
][3
1
3 A Icc
A Icc
KV V
KVAS
=
=
=
=
φ
φ
Fusible:
47.1153
][47.115153
3000
×=
=•
=
FUS
A I N
Para finalizar se elige la curva de operación del fusible, teniendo en cuenta que este tendra
que coordinar su operación con el rele aguas arriba, según el proyecto de alta tension, por lotanto la curva necesaria para nuestro fusible es 20T.
La malla de tierra, es un reticulado formado por la unión de conductores horizontales,normalmente según direcciones perpendiculares y uniformemente espaciados, incluyendoeventualmente conductores verticales (barras). Se utiliza especialmente cuando el objetivo principal de la puesta a tierra es mantener un control de potenciales en la superficie delterreno, con un bajo valor de resistencia.
El diseño de una malla a tierra está afectado por las siguientes variables:
Voltaje permisible de paso. Voltaje permisible de contacto. Configuración de la malla. Resistividad del terreno Tiempo máximo de despeje de la falla. Conductor de la malla. Profundidad de instalación de la malla.
La malla a tierra sirve de protección ante contactos indirectos, es decir, en puntos quenormalmente no están sometidas a tensiones, pero que producto de una falla, se energizan y pueden quedar sometidos a tensiones peligrosas.Las funciones más importantes por las cuales se aterrizan los sistemas se mencionan acontinuación.
Proporcionan la conexión a tierra para el neutro a tierra para transformadores,reactores y capacitores.
Evitan la aparición de tensiones peligrosas en partes de la instalación quenormalmente están sin tensión.
Garantizan la seguridad del personal de operación al limitar las diferencias de potencial que puedan existir en una instalación.
Proporcionan un medio de descargar y desenergizar equipos para efectuar trabajos
de conservación en el mismo.
Proveen una trayectoria lo suficientemente baja a tierra, para reducir al mínimo unaelevación del potencial a tierra con respecto a tierra remota.
Los requerimientos de seguridad de las subestaciones exigen la conexión a tierra de todaslas partes metálicas de interruptores, estructuras, tanques de transformadores, calzadasmetálicas, cercas, montajes de acero estructural de edificios, tableros de conmutación,secundarios de transformadores de medida, etc., de manera que una persona que toque esteequipo o se encuentre cerca del mismo, no pueda recibir una descarga peligrosa si unconductor de alto voltaje relampaguea o entra en contacto con cualquier parte del equipoarriba mencionado.
Dimensionamiento de la malla de media tensión (15 kV):
Para este caso nuestra malla de media tensión tendrá las dimensiones de la sala eléctrica lacual es de 150 m 2 , y utilizaremos el método de Laurent.A continuación se muestra la disposición de la malla:
A= Lado mayor= 25mB= Lado menor= 10m Por lo tanto S= 15 10× = 150 m 2
D1= Separación de los conductores en el lado A= 1 m
D2= Separación de los conductores en el lado B= 1 m
Método de Laurent:
Rm= Lr
ρ ρ +
4()
Donde:
Rm= Resistencia de la malla (). ρ = Resistividad del terreno ( ×m)
L= Largo total del conductor de la malla (m).r= Radio del circuito de área equivalente al área que ocupa la malla (m).
Calculo de la corriente de falla monofásica en el primario del transformador depotencia:
X1=X2= 0,474 p.u.Xo= 0,125 p.u.
Donde:
X1= Reactancia equivalente de secuencia positiva vista por la falla.X2= Reactancia equivalente de secuencia negativa vista por la falla.Xo= Reactancia equivalente de secuencia cero vista por la falla.
Del proyecto eléctrico de alta tensión se tiene que la potencia base del sistema es de 50MVA y la tensión base en la barra 12 es de 15 kV
Zb=k
50
15 2
= 4,5
Rm (p.u.)=5,4
86,7= 1,746 p.u.
Por lo tanto la falla monofásica con la resistencia de malla, en p.u. en el primario deltransformador es:
Al realizar el diseño de la malla se debe verificar que los voltajes de paso y de contactoinducidos en la malla deben ser menores a los voltajes máximos de paso y contacto permitidos.
El voltaje de contacto que se induce en la malla en condiciones de falla es:
Vm= L
If Ki Km ××× ρ (V)
El voltaje de contacto máximo permitido es:
Vc max.=t
s ρ 174,0116 +(V)
El voltaje de paso que se induce en la malla es:
Vpm= L
If Ki Ks ××× ρ (V)
El voltaje de paso máximo permitido es:
Vp max.=t
S ρ ×+ 7,0116(V)
Donde:
S ρ = Resistividad superficial del terreno ( × m).t= Tiempo de duración de la corriente de falla (seg.)Ki= 0,65+0,172 ×n
n= Numero de conductores de la malla= (16)
Km=π 2
1ln
+
××......
6
5
4
3ln
1
16
2
π d h
D
D= Separación de los conductores (m)= 12,247 m.h= Profundidad de enterramiento de la malla (m)= 0,8 m.d= Diámetro del conductor de la malla (m).La serie se repite hasta n-2.
El calculo de la malla de baja tensión se baso netamente en el área que comprende la nave1, ya que es aquí donde se concentra la mayor carga.A continuación se muestra la disposición de la malla:
A= Lado mayor= 80mB= Lado menor= 40m Por lo tanto S= 80 40× = 3200 m 2
D1= Separación de los conductores en el lado A= 10 mD2= Separación de los conductores en el lado B= 5 m
El método utilizado para el calculo de la resistencia de la malla es el mismo utilizado en lamalla de media tensión (método Laurent).
r=π
B A ×=
π
4080 ×= 31,9154 m
ρ = 200 (× m)
L= (9 1080)809()40 =×+× m
Rm=1080
200
9154,314
200+
×= 1,7518
Para este caso la resistencia de la malla tiene que ser menor a 20, por lo tanto nuestramalla cumple con los requisitos.